انرژی تاریک
گونهٔ ناشناختهای از انرژی که باعث انبساط (گسترش) و افزایش شتاب گیتی (جهان) میشود. / From Wikipedia, the free encyclopedia
در کیهانشناسی، انرژی تاریک (به انگلیسی: Dark energy)، شکل ناشناختهای از انرژی است که همهٔ فضا گیتی را به صورت فرضی در بر میگیرد و سرعت انبساط جهان را میافزاید.[1] طبق بررسی دانشمندان، انرژی تاریک مقبولترین فرضیه برای توضیح دادن مشاهدات اخیر است که میگویند جهان با آهنگ رو به افزایشی (با شتاب ثابت) منبسط میشود. در مدل استاندارد کیهانشناسی بنابر همارزی جرم و انرژی، جهان شامل حدود ۲۶٫۸٪ ماده تاریک، ۶۸٫۳٪ انرژی تاریک (در مجموع ۹۵٫۱٪) و ۴٫۹٪ مادهٔ معمولی است.[2][3][4][5] باز هم بر اساس همارزی جرم-انرژی، چگالی انرژی تاریک بسیار کم است. در منظومه شمسی، تقریباً فقط ۶ تن انرژی تاریک درون شعاع مدار پلوتون یافت میشود. با این حال، انرژی تاریک بیشتر جرم-انرژی جهان را تشکیل میدهد، زیرا بهطور یکنواخت در فضا پخش شدهاست.[6]
دو شکل برای انرژی تاریک ارائه شدهاست. یکی ثابت کیهانشناسی، یک چگالی انرژی ثابت که بهطور همگن جهان را پر میکند،[7] و دیگری میدانهای اسکالر، کمیتهایی دینامیکی که چگالی انرژی آنها میتواند در فضا و زمان تغییر کند. بخشهایی از میدانهای اسکالر که در فضا ثابت هستند هم معمولاً در ثابت کیهانشناسی شمرده میشوند. ثابت کیهانشناسی میتواند به گونهای فرمول بندی شود که انرژی خلأ باشد. میدانهای اسکالری که در فضا تغییر میکنند به سختی میتوانند از ثابت کیهانشناسی باز شناخته شوند، زیرا تغییرات ممکن است فوقالعاده آهسته باشد.
اندازهگیریهای دقیقی از انبساط جهان برای فهمیدن اینکه نرخ انبساط چگونه در طول زمان تغییر میکند، لازم است. در نسبیت عام، سیر تکاملی انبساط جهان بهوسیلهٔٔ معادلهٔ حالت کیهانی (رابطهٔ بین دما، فشار و ترکیب ماده، انرژی و چگالی انرژی خلأ در هر ناحیه از فضا) فرمولبندی میشود. امروزه، اندازهگیری معادلهٔ حالت انرژی تاریک یکی از بزرگترین تلاشهای کیهانشناسی رصدی است.
افزودن ثابت کیهانشناسی به متریک رابرتسون-واکر منجر به مدل لامبدا-سی دی ام میشود؛ که بخاطر تطبیق دقیق آن با مشاهدات از آن به عنوان «مدل استاندارد» کیهانشناسی یاد میکنند. انرژی تاریک به عنوان یک جزء حیاتی در تلاشهای اخیر برای تدوین مدل جهان چرخهای (به انگلیسی: cyclic model)، استفاده شدهاست.[8]
بهطور کلی انرژی تاریک حدود هفتاد درصد از جهان را تشکیل میدهد و رابطهای تنگاتنگ با نسبیت عام اینشتین دارد و نقش آن ایجاد گرانش دافعهای با شتاب مثبت است. معنی گرانش دافعه با شتاب مثبت این است که این انرژی اجسام را دور کرده و قدرت آن در طول زمان بیشتر میشود.[9]
این انرژی غیر از تشابه اسمی به مادهٔ تاریک، به آن مرتبط نیز هست. مادهٔ تاریک گرانش جهان را افزایش میدهد، اما انرژی تاریک با این نیرو مقابله میکند.[10]